空氣凈化器最低噪聲檔凈化能力的實(shí)驗(yàn)分析

楊瑾 沈浩 顧聞喆 孫立

（上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院，上海 200233）

0 前言

空氣凈化器是日常家用電器之一，用于提高室內(nèi)空氣質(zhì)量。消費(fèi)者在追求產(chǎn)品高性能的同時(shí)，對(duì)產(chǎn)品舒適性的要求也越來(lái)越高。凈化性能高，運(yùn)行噪聲低，是空氣凈化器產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)。生產(chǎn)廠家根據(jù)消費(fèi)者需求，生產(chǎn)出最低噪聲檔的機(jī)型，一般會(huì)標(biāo)注“靜音檔”或“睡眠檔”。空氣凈化器產(chǎn)生的噪聲主要來(lái)源于電機(jī)，和凈化器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與密封性、過(guò)濾器的材質(zhì)等也息息相關(guān)。空氣凈化器的凈化能力和噪聲大小成正比，噪聲越低，凈化能力越弱，解決此問(wèn)題存在很高的技術(shù)難度。大多數(shù)產(chǎn)品宣稱的凈化能力均為最強(qiáng)性能狀態(tài)下的，并標(biāo)明此狀態(tài)下的噪聲，而對(duì)最低噪聲檔的凈化能力則鮮有標(biāo)明。

空氣凈化器在最低噪聲檔運(yùn)行時(shí)，若噪聲較大，不能滿足消費(fèi)者睡眠、休息環(huán)境的要求；若噪聲雖小，但凈化能力低，也不能滿足消費(fèi)者使用空氣凈化器保護(hù)健康的需求。因此，本次試驗(yàn)將針對(duì)具備最低噪聲檔的空氣凈化器的噪聲水平和凈化能力進(jìn)行分析。

1 試驗(yàn)內(nèi)容

1.1 試驗(yàn)樣品

本次調(diào)查市場(chǎng)銷量前20的空氣凈化器品牌，每個(gè)品牌選取標(biāo)稱睡眠檔或靜音檔的機(jī)型，共選取16臺(tái)具有代表性的落地式空氣凈化器。空氣凈化器標(biāo)稱顆粒物潔凈空氣量（以下簡(jiǎn)稱CADR）范圍為190m3/h～800m3/h。

1.2 儀器設(shè)備

激光氣溶膠粒徑譜儀，其型號(hào)為TSI 3340；環(huán)境試驗(yàn)艙，體積為30m3；多通道聲分析儀，型號(hào)為3560D；半消聲室。

1.3 測(cè)試指標(biāo)

樣機(jī)最低噪聲檔噪聲聲功率級(jí)、最低噪聲檔對(duì)應(yīng)的CADR。

1.3.1 噪聲聲功率級(jí)

試驗(yàn)參照GB/T 4214.1-2000[1]，將樣品固定于測(cè)試架，測(cè)量表面為半球面，半球面測(cè)量表面的半徑2m，帶有10個(gè)測(cè)點(diǎn)。

空氣凈化器在睡眠檔或靜音檔位運(yùn)行工作，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求測(cè)出10個(gè)測(cè)試點(diǎn)的聲壓級(jí)LPi，利用公式（1）計(jì)算聲功率級(jí)LW。

式中，LPTNC—由背景噪聲修正值和環(huán)境修正值修正的測(cè)量表面A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)，dB；

S—測(cè)量表面的面積，m2；

S0=1m2。

1.3.2 潔凈空氣量

試驗(yàn)參照GB/T 18801-2015[2]，在環(huán)境溫度為（25±2）℃、相對(duì)濕度為（50±10）%的條件下，在30m3試驗(yàn)艙中進(jìn)行測(cè)試。試驗(yàn)過(guò)程中，空氣凈化器均調(diào)節(jié)至最低噪聲檔運(yùn)行。

2 結(jié)果與問(wèn)題

2.1 結(jié)果分析

本文選擇市面上16臺(tái)不同品牌的空氣凈化器產(chǎn)品為研究對(duì)象，對(duì)樣機(jī)的最低噪聲檔聲功率級(jí)、最低噪聲檔對(duì)應(yīng)的CADR等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，數(shù)據(jù)見表1。

表1 16臺(tái)空氣凈化器最低噪聲檔噪聲值及其凈化能力

從表1可以看到，所選樣機(jī)最低噪聲檔噪聲聲功率實(shí)測(cè)值范圍為29.5dB（A）～36.9dB（A）。根據(jù)GB 50118-2010[3]附錄A室內(nèi)噪聲級(jí)測(cè)量方法的規(guī)定，測(cè)點(diǎn)距離房間內(nèi)噪聲源應(yīng)大于等于1.5m，對(duì)臥室夜間的允許噪聲級(jí)應(yīng)滿足不大于37dB（A）的要求。表1的數(shù)據(jù)顯示，16臺(tái)樣機(jī)的最低噪聲檔噪聲值均小于37dB（A），但兩者的含義不同，前者是聲功率級(jí)值，后者是聲壓級(jí)值。

產(chǎn)品運(yùn)行的噪聲規(guī)定和人耳實(shí)際聽到的噪聲規(guī)定是不同的，分別以聲功率和聲壓體現(xiàn)，聲功率用于評(píng)價(jià)產(chǎn)品噪聲能量大小，不受外因影響；聲壓更體現(xiàn)人耳對(duì)聲音強(qiáng)弱變化的響應(yīng)。通過(guò)式（1）可以得出，兩者也有一定的數(shù)學(xué)關(guān)系。當(dāng)測(cè)量表面的面積S=S0時(shí)，即S=2πr2=1m2，測(cè)得的噪聲聲功率級(jí)和聲壓級(jí)是一樣的，此時(shí)r=0.4m。也就是說(shuō)，當(dāng)測(cè)量點(diǎn)大于0.4m時(shí)，測(cè)點(diǎn)聲壓級(jí)的值大于聲功率級(jí)的值，r越大，兩者差值也越大。

同時(shí)，最低噪聲檔CADR實(shí)測(cè)值與標(biāo)稱值的比值范圍為14%～32%，通過(guò)數(shù)據(jù)分析，樣機(jī)的最低噪聲檔噪聲值大小與CADR標(biāo)稱值大小并無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系，最低噪聲檔運(yùn)行狀態(tài)CADR與CADR標(biāo)稱值比值與CADR標(biāo)稱值大小也無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系。但是大部分樣機(jī)的最低噪聲檔CADR實(shí)測(cè)值與標(biāo)稱值比值大小和最低噪聲檔噪聲值高低有一定的正比關(guān)系，當(dāng)噪聲值降低時(shí)，產(chǎn)品的CADR也相應(yīng)降低。產(chǎn)品主要通過(guò)降低風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)降低噪聲，同時(shí)也會(huì)帶來(lái)CADR的降低。

2.2 問(wèn)題分析

室內(nèi)顆粒物污染的質(zhì)量傳遞過(guò)程滿足質(zhì)量守恒[2]，若沒(méi)有空氣凈化過(guò)程，顆粒物的去除主要通過(guò)空氣流通和沉降。空氣凈化的穩(wěn)定狀態(tài)[4]是室內(nèi)的初始顆粒物濃度持續(xù)低于20%，則使用空氣凈化器時(shí)室內(nèi)穩(wěn)態(tài)濃度ct為：

參數(shù)選取：

顆粒物污染物的自然沉降率k0=0.2h-1；

房間高度h定為2.4m；

房間面積S=標(biāo)稱CADR×0.0865；

換氣次數(shù)取kv=1.0h-1；

忽略室內(nèi)顆粒物污染源，即E’=0；

建筑物對(duì)顆粒物的穿透系數(shù)Pp=0.8；

室外顆粒物質(zhì)量濃度根據(jù)HJ 633-2012標(biāo)準(zhǔn)[5]，取空氣質(zhì)量分指數(shù)分別為良、中度污染和重度污染時(shí)對(duì)應(yīng)的顆粒物濃度，即cout=75μg/m3、cout=150μg/m3和cout=250μg/m3。

將以上參數(shù)分別代入公式（2），空氣凈化器不同運(yùn)行狀態(tài)下的處理能力數(shù)據(jù)見表2。

表2 空氣凈化器不同運(yùn)行狀態(tài)下的處理能力

室內(nèi)空氣的最高顆粒物濃度應(yīng)低于空氣質(zhì)量“優(yōu)”對(duì)應(yīng)的顆粒物污染物濃度上限值，即ct≤35μg/m3。

由表2可以看出，16臺(tái)樣機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行，當(dāng)室外空氣質(zhì)量為良、中度污染和重度污染時(shí)，室內(nèi)穩(wěn)態(tài)濃度均能達(dá)到空氣質(zhì)量為優(yōu)時(shí)對(duì)顆粒物濃度的要求。16臺(tái)樣機(jī)在最低噪聲檔運(yùn)行，當(dāng)室外空氣質(zhì)量為良，可滿足室內(nèi)穩(wěn)態(tài)濃度達(dá)到空氣質(zhì)量為優(yōu)時(shí)對(duì)顆粒物濃度的要求；當(dāng)室外空氣質(zhì)量為中度污染或重度污染，室內(nèi)穩(wěn)態(tài)濃度平均值分別是上限值的1.5倍或2.6倍，達(dá)不到空氣質(zhì)量為優(yōu)時(shí)對(duì)顆粒物濃度的要求。可見，當(dāng)室外空氣質(zhì)量不佳時(shí)，空氣凈化器在最低噪聲檔運(yùn)行的凈化能力是不夠的。

3 結(jié)論

本文選擇不同品牌標(biāo)稱有睡眠檔或靜音檔的空氣凈化器作為研究對(duì)象，對(duì)睡眠檔或靜音檔噪聲聲功率級(jí)、對(duì)應(yīng)的CADR等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，得出以下結(jié)論：

1）16臺(tái)所選樣機(jī)的睡眠檔或靜音檔噪聲值均小于GB 50118-2010臥室內(nèi)夜間允許噪聲級(jí)，說(shuō)明生產(chǎn)企業(yè)對(duì)睡眠檔或靜音檔噪聲值的界定有一定的一致性。

2）當(dāng)室外空氣質(zhì)量?jī)?yōu)于重度污染（含）時(shí)，16臺(tái)樣機(jī)在額定狀態(tài)下運(yùn)行，均能使室內(nèi)穩(wěn)態(tài)濃度達(dá)到空氣質(zhì)量為優(yōu)時(shí)對(duì)應(yīng)的顆粒物污染物濃度上限值的1/3，但在睡眠檔或靜音檔狀態(tài)下運(yùn)行，室外空氣質(zhì)量嚴(yán)重于輕度污染（含）時(shí)，無(wú)法使室內(nèi)穩(wěn)態(tài)濃度達(dá)到空氣質(zhì)量為優(yōu)時(shí)對(duì)應(yīng)的顆粒物污染物濃度。

目前，國(guó)內(nèi)尚無(wú)家用電器產(chǎn)品關(guān)于靜音檔、睡眠檔的技術(shù)要求和參考標(biāo)準(zhǔn)。涉及噪聲相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)有GB/T 18801-2015、GB/T 33017.5-2017[6]和HJ 2544-2016[7]，前兩項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)僅對(duì)空氣凈化器額定狀態(tài)（最佳性能狀態(tài)）下的噪聲限值制定了不同的技術(shù)要求，HJ 2544-2016則增加了產(chǎn)品低噪聲運(yùn)行狀態(tài)的噪聲限值，未規(guī)定對(duì)應(yīng)的凈化能力。而市場(chǎng)上帶靜音檔或睡眠檔的空氣凈化器有一定的市場(chǎng)占比，應(yīng)盡快修訂標(biāo)準(zhǔn)對(duì)空氣凈化器睡眠檔或靜音檔運(yùn)行狀態(tài)時(shí)凈化能力的要求，避免企業(yè)僅宣稱低噪聲值，忽略對(duì)應(yīng)凈化能力。